Структура и механическое поведение ультрамелкозернистого двухфазного титанового сплава ВТ6 при низкотемпературной сверхпластической деформации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Кудрявцев, Егор Алексеевич

• Кудрявцев, Егор Алексеевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Кудрявцев, Егор Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Структурная сверхпластичность двухфазных титановых сплавов

1.2 Низкотемпературная сверхпластичность двухфазных титановых сплавов

1.3 Механизмы сверхпластического течения двухфазных титановых сплавов28

1.4 Ползучесть ультрамелкозернистых двухфазных титановых сплавов

1.5 Укрупнение частиц фаз в двухфазных титановых сплавах в статических и динамических условиях

1.6 Методы получения, структура и механические свойства УМЗ двухфазных титановых сплавов

1.7 Низкотемпературная сверхпластическая формовка и штамповка двухфазных титановых сплавов

1.8 Постановка задачи

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материал исследования и методика его деформационно-термической обработки

2.2 Методика проведения механических испытаний

2.3 Методика подготовки образцов для металлографических исследований

2.4 Методика расчета размера зерна

2.5 Оценка плотности дислокаций

2.6 Определение объемной доли фаз

2.7 Методика определения кристаллографической текстуры

2.8 Методика испытаний на затекание металла в прорезь в штампе

2.9 Методика сверхпластической формовки

2.10 Методика компьютерного моделирования сверхпластической формовки

2.11 Методика компьютерного моделирования процесса затекания металла в прорезь в штампе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ МИКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОГО СПЛАВА ВТ6 ПРИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

3.1 Получение исходной УМЗ структуры в сплаве ВТ6 методом всесторонней изотермической деформации с последующей прокаткой и ее исследование

3.2 Механическое поведение при низкотемпературной сверхпластической деформации УМЗ сплава ВТ6

3.3 Статический и динамический рост частиц фаз в УМЗ сплаве ВТ6 в ходе сверхпластической деформации

3.3.1 Статический рост частиц

3.3.2 Динамический рост частиц

3.4 Оценка пористости после низкотемпературной СП деформации

3.5 Эволюция кристаллографической текстуры УМЗ сплава ВТ6 в ходе низкотемпературной СП

3.6 Расчет кажущейся энергии активации низкотемпературной СП деформации УМЗ сплава ВТ6

3.7 Обсуждение результатов

3.7.1 Перераспределение ß-фазы в микроструктуре УМЗ сплава ВТ6 при СП течении

3.7.2 Величина напряжения течения

3.7.3 Торможение кавитационных процессов

3.8 Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ УМЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6, ПОЛУЧЕННОГО ВСЕСТОРОННЕЙ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ

4.1 Особенности ползучести УМЗ сплава ВТ6 в интервале температур 20-425°С

4.2 Ползучесть УМЗ сплава ВТ6 при Т=600°С в области низкотемпературной сверхпластичности

4.2.1 Механические испытания на ползучесть УМЗ сплава ВТ6

4.2.2 Структурные изменения при ползучести УМЗ сплава ВТ6

4.2.3 Обсуждение

4.3 Выводы

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАГОТОВОК УМЗ СПЛАВА ВТ6 В ПРОЦЕССАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ФОРМОВКИ И ШТАМПОВКИ

5.1 Исследование технологической характеристики заполняемости прорези в штампе при осадке УМЗ сплава ВТ6 в условиях низкотемпературной сверхпластичности

5.1.1 Компьютерное моделирование в программной среде DEFORM 3D

5.1.2 Экспериментальное исследование

5.2 Исследование низкотемпературной СП формовки листа из УМЗ сплава ВТ6 жестким пуансоном

5.2.1 Компьютерное моделирование в программной среде DEFORM 3D

5.2.2 Экспериментальное исследование

5.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и механическое поведение ультрамелкозернистого двухфазного титанового сплава ВТ6 при низкотемпературной сверхпластической деформации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Явление низкотемпературной сверхпластичности (НТСП) представляет значительный интерес, как для исследователей, так и практиков. Для его реализации необходимо предварительное измельчение микроструктуры, чем меньше размер зерна, тем при более низких температурах наблюдается эффект. Снижение температуры СП деформации можно предсказать исходя из уравнения -Дорна-Мукерджи-Берда:

где £ - скорость деформации, к - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, Б - коэффициент диффузии (объемной или зернограничной), О -модуль сдвига, Ь - вектор Бюргерса, й - размер зерна, р - показатель степени, а -приложенное напряжение, п - показатель степени, А - постоянная. Как видно, уменьшение в размере зерна ведет к уменьшению оптимальной температуры СП при постоянной скорости деформации или увеличению оптимальной скорости СП при постоянной температуре. В некоторых титановых сплавах снижение температуры СП достигает нескольких сот градусов. Проявление СП при столь низких температурах ставит ряд фундаментальных вопросов. Ответы на них для таких объектов исследования как титановые сплавы представляются в особенности важными из-за перспектив практического использования. Один из основных вопросов, в какой мере при НТСП наблюдаются те же закономерности, что и при высокотемпературной СП. Для двухфазных титановых сплавов высокотемпературная СП является результатом одновременного действия механизмов: зернограничного проскальзывания (ЗГП), дислокационной активности и диффузионной ползучести. Однако, вклад этих механизмов может меняться с понижением температуры. Можно ожидать ухудшения СП свойств из-за снижения скорости диффузионно-контролируемых процессов, увеличения доли а-фазы, в которой диффузия гораздо медленнее, чем в в, и/или уменьшения доли в-фазы. Вместе с этим, к пониженной пластичности может привести и более

(1)

быстрый рост частиц а-фазы, когда доля Р-фазы заметно снижается. Также, уменьшение температуры деформации в сплавах увеличивает вклад твердорастворного упрочнения и, следовательно, замедляет подвижность дислокаций за счет облаков растворенных элементов, и будет вести к снижению СП характеристик. Несмотря на то, что исследования НТСП двухфазных титановых сплавов проводились в ряде работ (см. гл.1, раздел 1.2), роль перечисленных факторов в эволюции структуры систематически не была изучена. Отметим также, что при столь низких температурах не были проведены исследования особенностей статического и динамического укрупнения частиц фаз, которые являются принципиально важными для понимания механизмов, действующих при СП течении.

Проведение СП формовки или штамповки титановых сплавов с УМЗ структурой при температурах намного ниже применяемых в промышленности позволяет сохранить высокую прочность, присущую таким объектам, снизить толщину окисленного слоя, использовать менее дорогие материалы для обрабатывающего инструмента. Модельные эксперименты позволяют предсказать возможности применения НТСП для осуществления процессов формовки и штамповки. Однако, в этой части очевиден недостаток исследований.

Степень разработанности темы исследования. Исследованию СП двухфазных титановых сплавов уделено внимание в трудах зарубежных и российских ученых: Семятина Л. с соавторами, Гош А. с соавторами, Хаммонда С. с соавторами, Ко Ю. с соавторами, Лиадера Дж. с соавторами, Коике Дж. с соавторами, Муккерджи А. с соавторами, Матсумото Х. с соавторами, Салищева Г.А. с соавторами, Валиева Р.З. с соавторами, Сергеевой А. с соавторами, Колобова Ю.Р. с соавторами. Представленные литературные данные позволяют получить представление о структурных изменениях и механическом поведении при НТСП деформации. Между тем, в литературе отсутствуют данные о минимальных размерах зерна и минимальной температуре проявления эффекта СП. Также отсутствуют данные о скоростном интервале СП течения при столь

низких температурах. В настоящее время в литературе недостаточно данных об особенностях структуры УМЗ двухфазных сплавов, ее эволюции при нагреве и выдержке и СП деформации, механизмов СП течения при столь малых температурах, технологических характеристик листовых и объемных заготовок. Таким образом, в литературе имеется определенный недостаток данных о НТСП ультрамелкозернистых двухфазных титановых сплавов. Данные аспекты определили тему исследования, постановку цели и задач.

Целью работы являлось систематическое исследование структурных изменений и механического поведения в низкотемпературных процессах сверхпластичности и ползучести УМЗ двухфазного титанового сплава ВТ6, полученного методом всесторонней изотермической деформации и особенностей его поведения в технологических пробах штамповки и листовой формовки. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Выявить структурные особенности УМЗ сплава ВТ6, полученного методом всесторонней деформации с последующей прокаткой: морфологию, характер распределения, объемную долю фаз, размер зерна/частиц, плотность дислокаций.

2. Исследовать механическое поведение УМЗ сплава ВТ6 в области НТСП.

3. Исследовать рост частиц фаз в УМЗ сплаве ВТ6 в ходе статического отжига и при НТСП деформации.

4. Определить контролирующие механизмы НТСП течения УМЗ сплава

ВТ6.

5. Исследовать особенности ползучести УМЗ сплава ВТ6 в области НТСП (Т=600оС) и более низких температурах (20-425оС).

6. C использованием пакета программ DEFORM 3D и экспериментального исследования определить технологические характеристики заготовок УМЗ сплава ВТ6 в процессах НТСП штамповки и формовки.

Научная новизна:

1. Исследованием структуры УМЗ сплава ВТ6, полученного методом всесторонней деформации, показано, что в исходном состоянии Р-фаза присутствует в основном в тройных стыках, а в ходе отжигов и СП деформации наблюдается ее перераспределение с образованием непрерывной сети тонких слоев по границам зерен.

2. Перераспределение Р-фазы при НТСП деформации УМЗ сплава ВТ6 влияет на механическое поведение и укрупнение микроструктуры, тормозит порообразование и ведет к увеличению коэффициента скоростной чувствительности т со степенью деформации, несмотря на наблюдаемое при этом упрочнение.

3. Показано, что наилучшая аппроксимация зависимости роста а-частиц от времени низкотемпературного статического или динамического отжига имеет место согласно теории Лифшица-Слезова-Вагнера при п=3, что свидетельствует о его контроле объемной диффузией растворенных веществ.

4. Результаты исследования структуры, механического поведения при НТСП течении УМЗ сплава ВТ6 и его термоактивационного анализа находятся в хорошем согласии с моделью СП «ядра-мантии» Гифкинса, позволяя утверждать, что основной механизм СП деформации - ЗГП, аккомодированное за счет дислокационного скольжения, и, возможно, в меньшей степени за счет диффузии растворенного вещества.

5. Наилучшая аппроксимация результатов исследования ползучести УМЗ сплава ВТ6 в области НТСП в рамках модели вязкого течения свидетельствует о важной роли в этих условиях твердорастворного упрочнения.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты исследования поведения УМЗ сплава ВТ6 при критически низких температурах проявления эффекта СП и установление действующих механизмов

деформации имеют фундаментальную ценность для развития физики конденсированного состояния и области материаловедения, связанной с разработкой новых металлических материалов и методов их обработки.

Практическая значимость состоит в том, что полученные данные могут быть применены при решении задач физики конденсированного состояния и создании технологий получения и обработки сплавов с улучшенными свойствами.

Методология и методы диссертационного исследования.

Методологической основой исследования послужили работы ведущих зарубежных и российских ученых, государственные стандарты РФ, ASTM, а также положения физических методов исследования, материаловедения и физики прочности и пластичности.

При проведении исследований были использованы ряд современных методов: сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ, моделирование с применением программного комплекса DEFORM 3D, наноиндентирование, испытания на одноосное растяжение и сжатие, тест Эриксона, тест на заполняемость ручья штампа.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

1. Результаты исследования структуры УМЗ сплава ВТ6, полученного методом всесторонней деформации, доказывающие перераспределение ß-фазы в ходе отжигов и НТСП деформации.

2. Одновременное упрочнение и рост коэффициента скоростной чувствительности напряжения течения m с увеличением степени СП деформации УМЗ сплава ВТ6 при испытании в оптимальных условиях, вызванные ростом зерен/частиц и перераспределением ß-фазы.

3. Результаты расчетов на основе теории Лифшица-Слезова-Вагнера, доказывающие контроль роста а-частиц УМЗ сплава ВТ6 при статическом отжиге и НТСП деформации объемной диффузией растворенного вещества.

4. Результаты расчетов в рамках модели «ядра и мантии» Гифкинса и экспериментальных данных доказывающие, что основным из механизмов НТСП течения УМЗ сплава ВТ6 является ЗГП, аккомодируемое дислокационным скольжением и диффузией растворенного вещества.

5. Результаты расчетов на основе модели вязкого течения сплавов и испытания на ползучесть УМЗ сплава ВТ6, подтверждающие вклад твердорастворного упрочнения в НТСП течение.

Степень достоверности результатов диссертации определяется применением комплекса современной экспериментальной техники и измерительных приборов, комплекса современных методов исследования, а также воспроизводимостью и непротиворечивостью результатов, полученных различными методами.

Апробация результатов работы.

Материалы диссертационных исследований докладывались на ряде конференций:

• 11-я Международная конференция «Высокие давления - 2010. Фундаментальные и прикладные аспекты», Донецк, ДонФТИ им. А.А. Галкина НАН Украины, 2010.

• Четвертая Всероссийская конференция по наноматериалам (НАНО 2011), Москва, ИМЕТ РАН, 2011.

• Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Наноматериалы и нанотехнологии в металлургии и материаловедении», Белгород, 2011.

• Международный форум «Инженерные системы 2012», Москва, 2012

• Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов - молодых ученых «Материаловедение и металлофизика легких сплавов», Екатеринбург, 2012.

• 11th International Conference on Superplasticity in Advanced Materials, Albi, France, 2012.

Публикации.

Результаты диссертационного исследования стали основой для 8 статей в журналах из перечня ВАК, из них 4 в индексируемых базой данных SCOPUS.

Вклад автора.

Личное участие автора в полученных результатах состоит в выполнении основного объема экспериментальных исследований, изложенных в диссертационной работе, включающих: подготовку объектов исследования, проведение экспериментов, обработку результатов исследования, участие в разработке методик проведения экспериментов и обсуждение полученных результатов, подготовку материалов для статей и докладов.

Связь работы с научными программами

Соискатель являлся руководителем и исполнителем следующих проектов по тематике диссертационного исследования:

1. «Разработка метода получения наноструктурированных тонких листов из титанового сплава ВТ6 и развитие на этой основе технологий сверхпластической формовки и диффузионной сварки», № 14.132.21.1681 от 10 октября 2012г.

2. Государственного контракта «Исследование закономерностей низкотемпературной сверхпластичности двухфазовых титановых сплавов и

разработка на этой основе высокоэффективных технологий объемной штамповки и листовой формовки», № П725 от 20 мая 2010 г.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 186 наименований, изложена на 172 страницах и содержит 54 рисунка и 18 таблиц.

Автор выражает глубокую признательность д.т.н. Жеребцову С.В., к.т.н. Лопатину Н.В., д.н. Кралу П. за помощь в проведении исследований и обсуждении результатов.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Структурная сверхпластичность двухфазных титановых сплавов.

Сверхпластичность - эффект необычайно высокой пластичности, присущий всем известным типам поликристаллов, как металлам, так и керамикам, а также стеклам [1]. Различают СП, обусловленную фазовыми превращениями, и структурную СП. Большинство ранних исследований были посвящены изучению СП фазовых превращений. Полагали [2, 3, 4], что СП течение в сплавах обусловлено или их полиморфизмом, или метастабильностью их структурного состояния. Однако в других многочисленных исследованиях была показана существенная зависимость СП от структурных параметров сплавов, таких как размер частиц, фазового состава сплавов, текстуры, параметров границ кристаллитов [5]. Таким образом, под структурной СП понимают явление чрезвычайно высокой пластичности, составляющей сотни и тысячи процентов относительного удлинения при растяжении (наиболее «жесткой» схеме механических испытаний), наблюдающееся в поликристаллических материалах с размером зерен обычно менее 20 мкм при их деформации в определенном температурно-скоростном интервале, как правило, Т=0,4 - 0,6 Тпл (Тпл -температура плавления), и скоростях деформации 10-4^10-5 с-1.

В настоящее время различают высокотемпературную (обычную), высокоскоростную и НТСП. Высокотемпературной СП соответствует СП деформация при Т=0,4 - 0,6 Тпл. Высокоскоростная СП также является одним из видов структурной СП. Впервые она была рассмотрена авторами [6] на примере алюминиевых сплавов, содержащих частицы оксидов. Определяющую роль в СП течении играют частицы, сдерживающие рост зерен матрицы, и «мягкие» зерна, что достигается при повышенных температурах. Высокоскоростной тип СП имеет важное значение, так как при обычной СП скорости деформации обычно находятся в пределах 10-4 - 10-3 с-1. Высокоскоростная СП наблюдается в интервале скоростей 10-1 - 101 с-1, что сопоставимо по скорости с обычными

процессами ковки и формовки. Подобные скоростные интервалы позволяют сократить время обработки материала и увеличить производительность процессов на основе СП. Обычно НТСП наблюдается в материалах с ультрамелкозернистой структурой (далее УМЗ), включая диапазоны субмикрокристаллических (СМК) и нанокристаллических (НК) размеров зерен [7]. Температурный интервал наблюдения СП на несколько сотен градусов ниже температур высокотемпературной СП.

Одними из широко распространенных материалов, в которых наблюдается эффект СП, являются титановые сплавы [8, 9]. Большой интерес к изучению СП в титановых сплавах связан со свойственными им фазовыми превращениями и в большинстве своем СП наблюдается в этом диапазоне температур. При этом применяемые в настоящее время режимы деформационной обработки титановых сплавов для получения УМЗ структуры также сосредоточены в области фазового превращения. Обычно температуры обработки для получения необходимой для СП микроструктуры и режимы СП деформации находятся приблизительно в одном и том же температурно-скоростном интервале.

К основным характеристикам, описывающим процесс СП деформации, относят относительное удлинение 8, коэффициент скоростной чувствительности напряжения течения т, коэффициент деформационного упрочнения п, напряжение течения а и скорость деформации к. При СП деформировании относительные удлинения образцов часто достигают рекордных величин. Так, для некоторых титановых сплавов 8 составляют сотни и даже тысячи процентов. Результаты испытаний на растяжение для некоторых титановых сплавов представлены в таблице 1.1.

Коэффициент скоростной чувствительности т определяется как

т = , , (1)

dюg£

где а - напряжение течения, £ - скорость деформации. Данная величина описывает связь деформационного упрочнения и скорости деформации, при этом т=1/п. Также отмечается качественная связь между

относительным удлинением и коэффициентом скоростной чувствительности [5]. В настоящее время, основываясь на испытаниях различных сплавов, показано, что переход к СП течению происходит примерно при т>0.3. При меньшем значении т протекает деформация со слабой зависимостью напряжения течения а и относительного удлинения 3 от скорости деформации. При такой слабой зависимости, т.е. при коэффициенте т стремящемся к нулю, параметр деформационного упрочнения п можно определить, как

п = (2)

d.log е

где а - напряжение течения, е - истинная деформация.

Рассмотрим более подробно факторы, определяющие СП поведение титановых сплавов.

Температура. Структурная СП наблюдается в довольно широком интервале температур. Так, для некоторых сплавов она может начинаться при температурах близких к 0,4Тпл и заканчиваться около температуры плавления. Для СП деформации характерна резкая зависимость механических свойств от температуры деформации.

Ряд титановых сплавов демонстрирует СП поведение при повышенной температуре (Таблица 1.1). Установлено, что наиболее оптимальными температурно-скоростными условиями СП двухфазных титановых сплавов являются интервал скоростей 10-4 ^ 10-3 с-1 и температур Тпп-100 ^ Тпп-50°С [8, 10, 11]. Рассмотрим подробнее результаты в таблице 1.1.

СП для представленных сплавов наблюдается в интервале температур от 800 до 1000оС в зависимости от химического состава. Температура проявления СП в сплавах снижается вместе с температурой полиморфного превращения в зависимости от степени легированности сплавов. Увеличение содержания легирующих элементов в двухфазных титановых сплавах приводит к росту объемной доли Р-фазы. Вторая фаза стабилизирует структуру при СП деформации, препятствуя росту зерен. Однако, сравнивая сплавы ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ23 и ВТ22 можно заметить, что при увеличении объемной доли Р-фазы

(наибольшая в сплавах с высоким содержанием Р-стабилизаторов) относительное удлинение резко снижается.

Таблица 1.1

Свойства некоторых а/р титановых сплавов в состоянии СП

Марка сплава Состав сплава Температура полиморфного Температура испытаний Скорость деформаци т Относит. удлинени

превращения, (оС) (оС) и (с-1) е (%)

ВТ1-0[12] Нелегированный титан 910 850 3х10-4 0,85 600

ВТ5-1[13] Ть4,75А1-2,^п - 1040 1,9х10-2 - >150

ВТ6 [12] Ть6А1^ 970 850 1,5х10-3 0,67 750-1170

[14] Ть6А1^ - 850 1,3х10-4 0,70 700-1100

[15] Ть6А1^п^г-2Mo 995 900 8х10-4 0,67 538

[16] Ть4,5А1-5Мо-1,50- 955 871 2х10-4 0,63 >510

[17] Ть6А1^-2№ - 815 2х10-4 0,85 720

[17] Ть6А1^-2Со - 815 2х10-4 0,53 670

[17] Ть6А1^-2Бе - 815 2х10-4 0,54 650

ВТ9[11] Ть6,5А1-3,3Мо-1,5Zr-0,25Si 990 900 1,5х10-3 0,8 >2000

ВТ14[18] Ть4,5А1-3Мо-^ 950 850 4х10-4 0,8 1000

ВТ16 [12] Ть2,5А1-5Мо^ 850 800 3х10-4 0,35 190

ВТ23[19] Ть5,5А1-2Мо-4,5V-1Cr-0,7Fe 880 850 3х10-4 0,4 220

ВТ22 [12] Ть5А1-5Мо^-1Бе-1Сг 880 860 10-3 0,5 250

По данным работы [19] зависимость между температурой деформации и напряжениями линейная (Рисунок 1.1а). Характер зависимости не меняется при изменении скорости деформации. Величина относительного удлинения для области скоростей деформации от 1 х 10-4 до 1.3х10-3 с-1 составляла от 300 до 1200%. Увеличение температуры испытаний до температуры полиморфного превращения сопровождается ростом m и б при снижении напряжений течения а (Рисунок 1.1 б). Дальнейшее увеличение температуры испытания выше Тпп приводит к потере стабильности структуры и уменьшению относительного удлинения при растяжении.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что для титановых сплавов типичным является увеличение относительного удлинения, коэффициента скоростной чувствительности, а также снижение напряжения течения при повышении температуры СП деформации.

га

Ею'

О

3 «

3

и ¡У 2 1) И

§ 10

Ж в

* 6

04 _

о, 4 с

с«

я „

» ^ч^

N е =2,7*10-' с-'

ч. £=1,1x10-3 С->

N. ЛЕ=2ХЮ-,С1

Е=5 х 10 5 С '1

1 1 1 ^^Е=2,5х105С-1 1 1 1

1000 1050 1100 1150 1200 1250

Температура, К

а) б)

Рисунок 1.1 - а) Температурная зависимость напряжения течения от температуры СП деформации для сплава Т1-6Л1-4У [20]; б) Температурная зависимость относительного удлинения, коэффициента скоростной чувствительности напряжения течения, напряжений течения для сплава ВТ6 [19].

Размер зерен (частиц фаз). Среди структурных факторов, влияющих на эффект СП, следует, прежде всего, выделить размер частиц обеих фаз двухфазных титановых сплавов [21]. Далее под размером зерна в двухфазных титановых сплавах будем понимать структурный элемент идентичный размеру частиц обеих фаз.

Изменение размера зерен оказывает большое влияние на зависимость напряжения течения от скорости деформации: уменьшение й сдвигает оптимальный интервал скорости деформации, в котором проявляется эффект СП, к более высоким скоростям. Присутствие частиц второй фазы повышает

стабильность микроструктуры и, соответственно, улучшает характеристики СП сплавов.

Однако, в ряде случаев признаки СП поведения наблюдали и в крупнозернистых материалах. В частности, установлено, что в процессе деформации крупнозернистых титановых сплавов внутри зерен формируется субструктура, которая, вероятно, трансформируется в мелкозернистую структуру. Подобные сложные изменения структуры при деформации в Р-области псевдо-Р титановых сплавов описаны в работах [22, 23]. Так, в горячекатаном псевдо-Р-сплаве ВТ30 [23] при повышенных температурах (900оС при а=30 МПа, т=0,4 и 5=290%,) с увеличением деформации более 100% наблюдалась сильная фрагментация зерен и искривление их границ. Подобный процесс приводил к образованию новых зерен и субзерен с размером от 10 до 50 мкм. В крупных субзернах также появлялись еще более мелкие субзерна.

Важнейшую роль в СП течении материала играет форма его зерен. Двухфазные титановые сплавы часто имеют крупнозернистую пластинчатую микроструктуру. Установлено [24], что в ходе деформации при температурно-скоростных режимах СП она трансформируется в равноосную. В результате сплавы проявляют СП свойства. Трансформация пластинчатой микроструктуры связана с развитием процессов деления и сфероидизации а-пластин [25, 26]. Из-за локализации пластического течения в шейке при растяжении образцов, сплавы в таком состоянии показывают значительно меньшие относительные удлинения по сравнению со сплавами с исходной равноосной микроструктурой.

Влияние размера зерна на высокотемпературное СП течение титановых сплавов представлено на рисунке 1.2. Можно отметить, что увеличение размера зерна приводит к уменьшению коэффициента скоростной чувствительности т, оптимальное значение которого смещается в сторону низкой скорости деформации.

1.0

О

£0.8

о Р о. С О О 0.6

и л £ § | £0.4

-©- СО

-е- >-0.2

(П т

О

0.0

.......................... "П-6А1-4У

-927°С "

,, - \ \ 6,4 мкм 11.5 мкм \ X'

- 20 мкм 9мкм \

.............. ..........................

10

-3

10 ~ 10 ' 10" 10

Скорость деформации, с1

•2

10

Рисунок 1.2. - Зависимость коэффициента скоростной чувствительности напряжения течения т от скорости деформации для Т1-6Л1-4У с различным

размером зерен [27].

Перевод структуры титановых сплавов из микрокристаллического в УМЗ и УМЗ состояние приводит снижению температуры СП течения на 200-300оС [28]. Более подробно НТСП будет рассмотрена в следующем разделе.

Рассмотрим влияние фазового состава УМЗ титановых сплавов на СП течение.

Фазовый состав. Фазовый состав играет важнейшую роль в СП течении титановых сплавов. Так, наличие второй фазы, с одной стороны, обеспечивает существенное измельчение и стабильность структуры в широком температурно-скоростном интервале деформации. С другой стороны, тип решетки, химический состав и гомологическая температура второй фазы существенно влияют на напряжение течения, коэффициент т и максимальные относительные удлинения в сплаве.

Объемная доля второй фазы играет определяющую роль при СП титановых сплавов. Механическое поведение а- и Р-фаз в титановых сплавах существенно различается. Для а-фазы характерно меньшее число систем скольжения, чем для Р-фазы, а также существенно более низкий коэффициент самодиффузии [29, 30]. Это позволяет предположить, что пластическая деформация сосредоточена преимущественно в Р-фазе [17]. Максимальные значения коэффициента

скоростной чувствительности т и относительного удлинения в зависимости от процентного содержания Р-фазы для ряда титановых сплавов представлены на рисунке 1.3 [6]. Заметно, что высокие показатели СП соответствуют содержанию второй фазы более 10%.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 4 0 6 0 80 1 00

Объемная доля р-фазы, % Объемная доля р-фазы, %

а) б)

Рисунок 1.3. - Зависимости относительного удлинения (а) и коэффициента скоростной чувствительности напряжения течения т (б) от содержания Р-фазы

для различных титановых сплавов [14].

Оптимальная объемная доля второй фазы для наступления СП в сплаве будет определяться деформационными характеристиками фаз, их распределением и характером взаимодействия [14, 31]. Существуют два предельных случая. В первом можно предположить, что «твердая», или более устойчивая а-фаза ограничивает деформацию «мягкой» Р-фазы, таким образом, что они деформируются с одинаковой скоростью. Такое поведение отвечает так называемой модели постоянной скорости деформации. Во-вторых, можно предположить, что напряжения в двух фазах постоянны и что Р-фаза деформируется с большей скоростью. Такое поведение соответствует модели постоянного напряжения. Эти две модели (которые точно аналогичны «параллельным» и «последовательным» моделям для тепло- или электропроводности в двухфазных материалах) предсказывают существенные различия в СП поведении, особенно при малых объемных долях р.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кудрявцев, Егор Алексеевич, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грабский М. В. Структурная сверхпластичность металлов / Перевод с польск. Г. Н. Мехеда. - М.: Металлургия, 1975, 270 с.

2. Пресняков А. А. Сверхпластичность металлов и сплавов - Алма-Ата: Наука, 1969, 210 с.

3. Шоршоров М.Х., Тихонов А.С., Булат С.И. Сверхпластичность металлических материалов - М.: Наука, 1973, 217 с.

4. Тихонов А.С., Гуров К.П., Шоршоров М.Х. К теории сверхпластичности и сверхпластичности при фазовых переходах // Физика и химия обработки материалов, 1984, 5, с. 132-135.

5. Kaibyshev O.A. Superplasticity of Alloys // Intermetallides and Ceramics, Springer Verlag, Berlin, 1992.

6. Nieh T.G., Wadsworth J., Sherby O.D. Superplasticity in Metals and Ceramics // Cambridge Solid State Science Series Cambridge, MA: Cambridge University Press, 1997.

7. Новиков И.И., Портной В.К. Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном - М.: Металлургия, 1981, 168 с.

8. Lee G.D., Backofen W. A. Superplasticity in Some Titanium and Zirconium Alloys // Transactions of the Metallurgical Society of AIME, Cambridge, 1967, 239,

1034-1040.

9. Ильин А. А., Колачёв Б. А., Полькин И. С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства - М.: ВИЛС-МАТИ, 2009, 520 c.

10. Салищев Г.А., Кайбышев О.А., Батыев А.Ш., Ефимов О.Ю. Сверхпластичность сплава ВТ9 // Технология легких сплавов, 1976, 2, с. 60-65.

11. Елагина Л.А., Кудряшов В.П., Браиловская Б.Ф., Дуденко В.М. Сверхпластичность титановых (а+Р) сплавов // Технология легких сплавов, 1975,

11, с. 30-39.

12. Елагина Л.А., Браиловская Б.Ф., Капитонов Б.А. Исследование сверхпластичности титановых сплавов // Цветные металлы, 1979, 2, с. 63-66.

13. Надирашвили Н.И., Шоршоров М.Х., Антипов В.К., Тихонов А.С. О сверхпластичности технически чистых железа, титана и их сплавов в интервале температур фазового превращения // Физика и химия обработки материалов, 1971, 5, с. 134-137.

14. Hamilton C.H. Superplasticity in Titanium Alloys, in Superplasticity, 14.1-14.16, ed. Baudelet B., Suery M. // Centre National de la Recherche Scientifique, Paris, Grenoble, France, 1985.

15. Cope M.T., Evetts D.R., Ridley N. Superplastic Deformation Characteristics of Two Microduplex Titanium Alloys // Journal of Materials Science., 1986, 21, 40034008.

16. Froes F.H., Yolton C.F., Chestnutt J.C., Hamilton C.H., Rosenblum M.E. Superplastic Forming of Corona 5 (TM.5Al-5Mo-1.5Cr) // Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1980, 1025-1032.

17. Leader J.R., Neal D.F., Hammond C. The Effect of Alloying Additions on the Superplastic Properties of Ti-6%A1-4%V // Metallurgical and Materials Transactions A, 1986, 17, 93-106.

18. Охрименко Я.М., Смирнов О.М., Гусев Ю.В. и др. Исследование сверхпластических характеристик сплава ВТ14 // В кн.: Теория и технология обработки металлов давлением - М.: Металлургия, 1975, с. 199-203.

19. Arieli A., Rosen A. Superplastic Deformation of Ti-6Al-4V Alloy // Metallurgical and Materials Transactions A, 1977, 8, 1591-1596.

20. Кайбышев О.А. Пластичность и сверхпластичность металлов - М.: Металлургия, 1975, 280 с.

21. Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов - М.: Металлургия, 1984, 264 с.

22. Griffiths P., Hammond C. Superplasticity in large grained materials // Acta Metallurgica et Materialia, 1972, 20, 935-945.

23. Кайбышев О. А., Галеев Р.М., Салищев Г. А. Пластичность крупнозернистого титанового сплава ВТ30 в р-области // Физика металлов и металловедение, 1984, т. 57, с.788-794.

24. Салищев Г.А., Кайбышев О.А., Гордиенко Е.Г., Черняков М.И. Влияние исходной структуры на эффект сверхпластичности титанового сплава ВТ3-1 // Известия вузов. Цветная металлургия, 1976, 4, с. 104-107.

25. Шаханова Г.В., Бухарина И.Б. Исследование рекристаллизации двухфазных титановых сплавов // Технология легких сплавов, 1980, 8, с. 60-64.

26. McLean M. Microstructural Instabilities in Metallurgical Systems // Metal Science, 1978, 3, 113 - 122.

27. Ghosh A.K., Hamilton C.H. Mechanical Behavior and Hardening Characteristics of a Superplastic Ti-6A1-4V Alloy // Metallurgical and Materials Transactions A, 1979, 10, 699-706.

28. Валиев Р.З., Кайбышев О.А., Кузнецова Р.И. и др. Низкотемпературная сверхпластичность металлических материалов // ДАН СССР, 1988, т. 301, с. 864868.

29. Leader J.R., Neal D.F., Hammond C. The Effect of Alloying Additions on the Superplastic Properties of Ti-6%Al-4%V // Metallurgical and Materials Transactions A, 1986, 17, 93-106.

30. Mishin Y., Herzig C. Diffusion in the Ti-Al System // Acta Materialia, 2000, 48, 589-623.

31. Hammond C. "Superplasticity in Titanium Base Alloys" in Superplastic Forming of Structural Alloys, ed. N.E. Paton and C.H. Hamilton // Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1982, 131-146.

32. Фроуз Ф.Х., Иолтон С.Ф., Чеснат Дж. С., Гамильтон С.Х. Получение заданной микроструктуры титановых сплавов для обеспечения сверхпластичности // В кн.: Деформация и свойства материалов для авиационной и космической техники: Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1982, с.313-334.

33. Wisbey A., Godwin P.S. Superplasticity in Advanced Titanium Base Materials // Materials Science Forum, 1997, 243-245, 537-546.

34. Bingzhe B. Anisotropy of Superplasticity in Hot-Rolled Sheet of Ti-10V-2Fe-3Al // Rare Metals, 1990, 9, 124-130.

35. Ogawa A., Fukai H., Minakawa K., Ouchi C. Superplasticity in Advanced Titanium Alloy: in Proc. Conf. «Beta Titanium Alloys in the 1990's» // The Minerals, Metals and Materials Society, 1993, 513-524.

36. Paton N.E., Hamilton C.H. Microstructural Influences on Superplasticity in Ti-6A-4V // Metallurgical and Materials Transactions A, 1979, 10, 241-250.

37. Kaibyshev O.A., Kazachkov I.V., Galeev R.M. The Influence of Texture on Superplasticity of the Titanium Alloy VT6 // Journal of Materials Science, 1981, 16, 2501-2506.

38. Sengupta P.K., Roberta W.T., Wilson D.V. Uniaxial and Biaxial Stretching of Commercial-Purity Titanium and Ti-6Al-4V Alloy at 525-725oC // Metals Technology, 1981, 5, 171-179.

39. Sagat S., Taplin D.M.R. Fracture of a Superplastic Ternary Brass // Acta Metallurgica et Materialia, 1976, 24, 307-315.

40. Humphries C.W., Ridley N. Cavitation during the Superplastic Deformation of an a/p Brasses // Journal of Materials Science, 1978, 13, 2477-2482.

41. Taplin D.M.R. The Physical Metallurgy of Fracture // Fracture, 1977, 2, 541-551.

42. Осипов В.Г., Тихонов А.С., Шоршоров М.Х. О механизме сверхпластичности никель-хромистого сплава эвтектического состава // Физика и химия обработки материалов, 1970, 6, с. 76 - 81.

43. Ishikawa H., Bhat D. G., Mohamed F.A., Langdon P.G. Evidence for cavitation in superplastic Zn 22% Al eutectoid // Metallurgical and Materials Transactions A, 1977, 8, 3, 523-525.

44. Karim A., Holt D.L., Backofen W.A. Diffusion Flow in Hydrided Mg-0.5% Zr Alloy // Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1969, 245, 5, 1131 - 1132.

45. Лутфуллин Р.Я., Мухаметрахимов М.Х., Круглов А.А. К вопросу о порообразовании в титановом сплаве ВТ6 при деформации в условиях низкотемпературной сверхпластичности // Письма о материалах, 2013, т.3, с. 292294.

46. Furushiro N., Ishibashi H., Shimoyama S., Hori S. Factors Influencing the Ductility of Superplastic Ti-6Al-4V Alloy // in Proc. 4th Int. Conf. on Titanium, eds.

Kimura H. and O. Izumi, Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1980, 993-1000.

47. Agrawal S. P., Weisert E. D. Effect of Small Amounts of Yttrium on the Superplastic Behavior of Ti-6Al-4V // in Proc. North American Metalworking Res. Conf., Manufacturing Engineers Society, 1979, 197-204.

48. Стоуэлл М. Д. Порообразование при сверхпластической деформации // В кн.: Сверхпластическая формовка конструкционных сплавов под ред. Пейтона Н.Е., Гамильтона К.Х. - М.: Металлургия, 1985, с.293-309.

49. Розенберг В.М. Ползучесть металлов - М.: Металлургия, 1967, 267 c.

50. Beere W., Speight M.V. Creep Cavitation by Vacancy Diffusion in Plastically Deforming Solid // Metal Science, 1978, 12, 4, 172-176.

51. Ghosh A.K., Bae D.H., Semiatin S.L. Initiation and Early Stages of Cavity Growth during Superplastic and Hot Deformation // Materials Science Forum, 1999, 304-306, 609-616.

52. Livesey D.W., Ridley N. Cavitation during Superplastic Flow of Ternary Alloys Based on Microduplex Pb-Sn Eutectic // Journal of Materials Science, 1978, 13, 825.

53. Arieli A., Mukherjee A. Factors Affecting the Maximum Attainable Ductility in a Superplastic Titanium Alloy // Materials Science and Engineering, 1980, 43, 47-54.

54. Semiatin S.L., Seetharaman V., Weiss I. Hot Workability of Titanium and Titanium Aluminide Alloys // Materials Science and Engineering A, 1998, 243, 1-24.

55. Валиахметов О.Р., Галеев Р.М., Салищев Г.А. Механические свойства титанового сплава ВТ8 с субмикрокристаллической структурой // Физика металлов и металловедение, 1990, т. 72, 204-206.

56. Ko Y.G., Lee C.S., Shin D.H., Semiatin S.L. Low-Temperature Superplasticity of Ultra-Fine-Grained Ti-6Al-4V Processed by Equal-Channel Angular Pressing // Metallurgical and Materials Transactions A, 2006, 37, 381-391.

57. Salishchev G.A., Valiakhmetov O.P., Valitov V.A., Mukhtarov S.K. Submicrocrystalline and Nanocrystalline Structure Formation in Materials and Search for Outstanding Superplastic Properties // Materials Science Forum, 1994, 170-172, 121-130.

58. Валиев P.3., Кайбышев О.А., Кузнецов Р.И., Мусалимов Р.Ш., Ценев Н.К. Низкотемпературная сверхпластичность металлических материалов // Доклады академии наук СССР, 1988, т. 301, с. 864-866.

59. Sherby O.D., Wadsworth J. Development and Characterization of Fine Grain Superplastic Material // American Society for Metals, 1984, 355-389.

60. Жеребцов С.В., Галеев Р.М., Валиахметов О.Р. и др. Формирование субмикрокристаллической структуры в титановых сплавах интенсивной пластической деформацией и их механические свойства // Кузнечно-штамповочное производство, 1999, 7, c.17-22.

61. Sergueeva A. V., Stolyarov V.V., R.Z. Valiev, A.K. Mukherjee. Enhanced Superplasticity in A Ti-6Al-4V Alloy Processed by Severe Plastic Deformation // Scripta Materialia, 2000, 43, 819-824.

62. A.V. Sergueeva, V.V. Stolyarov, R.Z. Valiev, A.K. Mukherjee. Superplastic Behavior of Ultrafine-Grained Ti-6A1-4V Alloys // Materials Science and Engineering, 2002, 323, 318-325.

63. Борисова Е.А., Бочвар Г.А., Брун М.Я., Глазунов С.Г. Металлография титановых сплавов - М.: Металлургия, 1980, 464 с.

64. Semiatin S.L., Sargent G.A. Constitutive Modeling of Low-Temperature Superplastic Flow of Ultrafine Ti-6Al-4V Sheet Material // Key Engineering Materials, 2010, 433, 235-240.

65. Saitova L., Semenova I., Hoppel H.W., Valiev R., Goken M. Enhanced Superplastic Deformation Behavior of Ultrafine-Grained Ti-6Al-4V Alloy // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2008, 39, 367-370.

66. Matsumoto H., Yoshida K., Lee S.-H., Ono Y., Chiba A. Ti-6Al-4V Alloy with an Ultrafine-Grained Microstructure Exhibiting Low-Temperature-High-Strain-Rate Superplasticity // Materials Letters, 2013, 98, 209-212.

67. Mazurskij M.I., Murzinova M.A., Salishchev G.A., Afonichev D.D. Application of Hydrogen Alloying for Submicrocrystalline Structure Formation in Two-Phase Titanium Alloys // Metally, 1995, 6, 83-88.

68. Salishchev G.A., Murzinova M.A., Zherebtsov S.V., Afonichev D.D., Malysheva S.P. Influence of Reversible Hydrogen Alloying on Formation of SMC Structure and Superplasticity of Titanium Alloys // Materials Science Forum, 2001, 357-359, 315320.

69. Мурзинова М.А., Салищев Г.А., Афоничев Д.Д. Сверхпластичность титанового сплава ВТ6, легированного водородом, с субмикрокристаллической структурой // Физика металлов и металловедение, 2007, т. 104, с. 204-211.

70. Иванов М.Б. Закономерности зернограничных диффузионно-контролируемых процессов в ультрамелкозернистых и наноструктурных металлах и сплавах: дис. ... канд. физ.-мат. наук. - Белгород, 2006, 115 с.

71. Раточка И.В., Лыкова О.Н., Грабовецкая Г.П. Особенности эволюции структуры титанового сплава ВТ6 в субмикрокристаллическом состоянии при сверхпластической деформации // Известия Томского Политехнического Университета. Математика и механика. Физика. 2004, т. 325, с. 99-104.

72. Грабовецкая Г.П., Мельникова Е.Н., Чернов И.П. Структурно-фазовое состояние и механические свойства субмикрокристаллического титанового сплава Ti-6Al-4V, полученного с использованием обратимого легирования водородом // Известия Томского политехнического университета, 2007, т. 311, с. 111-116.

73. Колобов Ю.Р., Голосов Е.В., Раточка И.В. Особенности субмикрокристаллической структуры и ее влияние на механические свойства титановых сплавов // Вопросы материаловедения, 2008, т. 54, с. 43-50.

74. Грабовецкая Г.П., Мельникова Е.Н., Колобов Ю.Р., Чернов И.П. Влияние легирования водородом на деформационное поведение и локализацию пластической деформации на макромасштабном уровне субмикрокристаллического титанового сплава Ti-6Al-4V // Физическая мезомеханика, 2006, 9, с. 107-110.

75. Ball A., Hutchinson M.M. Superplasticity in the Aluminum-Zinc Eutectoid // Metal Science, 1969, 3, 1-6.

76. Langdon T.G Grain Boundary Sliding as a Deformation Mechanism During Creep // Philosophic Magazine A, 1970, 22, 689-700.

77. Mukherjee A.K. The Rate Controlling Mechanism in Superplasticity // Materials Science and Engineering, 1971, 8, 83-89.

78. Ashby M.F., Verrall R.A. Diffusion-Accommodated Flow and Superplasticity // Acta Metallurgica et Materialia, 1973, 21, 149-163.

79. Gifkins R.C. Grain Boundary Sliding and its Accommodation during Creep and Superplasticity // Metallurgical and Materials Transactions A, 1976, 7, 1225-1232.

80. Padmanabhan K.A. A Reply to "Comments on Theories of Structural Superplasticity" // Materials Science and Engineering, 1979, 40, 285-292.

81. Kaibyshev O.K., Valiev R.Z., Emaletdinov A.K. Deformation Mechanisms and the Theory of Structural Superplasticity of Metals // Physica Status Solidi, 1985, 90, 197-206.

82. Hayden H.W., Floreen S., Goodall P.D. The Deformation Mechanisms of Superplasticity // Metallurgical and Materials Transactions A, 1972, 3, 833-842.

83. Arieli A., Mukherjee A.K. A Model for the Rate-Controlling Mechanism in Superplasticity // Materials Science and Engineering, 1980, 45, 61-70.

84. Fukuyo H., Tsai H.C., Oyama T., Sherby O.D. Superplasticity and Newtonian-Viscous Flow in Fine-Grained Class I Solid Solution Alloys // ISIJ International, 1991, 31, 76-85.

85. Bird J.E., Mukherjee A.K., Dorn J. E. Correlations between High-Temperature Creep Behavior and Structure, Quantitative Relation Between Microstructure and Properties // Israel Universities Press, 1969, 255-342.

86. Herring C. Diffusional Viscosity of a Polycrystalline Solid // Journal of Applied Physics, 1950, 21, 437-445.

87. Coble R.L. A Model for Boundary Diffusion Controlled Creep in Polycrystalline Materials // Journal of Applied Physics, 1964, 34, 1679-1682.

88. Guo Z.X., Ridley N. Modelling of Diffusion Bonding of Metals // Materials Science and Technologies, 1987, 3, 945-953.

89. Briottet L., Jonas J.J., Montheillet F. A Mechanical Interpretation of the Activation Energy of High Temperature Deformation in Two Phase Materials // Acta Materialia, 1996, 44, 1665-1672.

90. Seshacharyulu T., Medeiros S.C., Frazier W.G., Prasad Y.V.R.K. Hot Working of Commercial Ti-6Al-4V With an Equiaxed A-B Microstructure: Materials Modeling Considerations // Materials Science and Engineering A, 2000, 284, 184-194.

91. Раточка И.В., Лыкова О.Н., Гераськина А.Ю., Скрипняк В.А. Исследование развития зернограничного проскальзывания при сверхпластической деформации титанового сплава ВТ6 с субмикрокристаллической структурой // Физическая мезомеханика, 2009, т.12, с. 97-101.

92. Колобов Ю.Р., Валиев Р.З., Грабовецкая Г.П. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов - Новосибирск: Наука, 2001, 232 с.

93. Фрост Г., Эшби М. Карты механизмов деформации: Пер. с англ. -Челябинск: Металлургия, 1989, 328 с.

94. Nabarro FR.N. Steady State Diffusional Creep // Philosophic Magazine A, 1967, 16, 231-237.

95. Herring C. Diffusion Viscosity of a Polycrystalline Solid // Journal of Applied Physics, 1951, 21, 437-445.

96. Weertman J. Dislocation Climb Theory of Steady-State Creep // Transactions of the ASM, 1968, 61, 681-694.

97. Blum W., Zeng X.H. A Simple Dislocation Model of Deformation Resistance of Ultrafine-Grained Materials Explaining Hall-Petch Strengthening and Enhanced Strain Rate Sensitivity // Acta Materialia, 2009, 57, 1966-1974.

98. Zherebtsov S., Salishchev G., Galeyev R., Maekawa K. Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Titanium Alloy with Submicrocrystalline Structure Produced by Severe Plastic Deformation // Materials Transactions A, 2005, 46, 2020-2025.

99. Kral P., Dvorak J., Zherebtsov S., Salishchev G., Kvapilova M., Sklenicka V Effect of Severe Plastic Deformation on Creep Behavior of a Ti-6Al-4V Alloy // Journal of Materials Science, 2013, 48, 4789-4795.

100. Грабовецкая Г.П., Колобов Ю.Р., Гирсова Н.В. Мишин И.П. Эволюция структуры и деформационное поведение сплава ВТ6 в процессе высокотемпературной ползучести // Физическая мезомеханика, 2005, 8, c. 75-78.

101. Levine E., Greenhut I., Margolin H. Grain Size and Grain Growth in an Equiaxed Alpha-Beta Titanium Alloy // Metal Transaction, 1973, 4, 2519-2525.

102. Zener C. Private Communication cited in C.S. Smith // Transactions of the AIME, 1948, 175, 15.

103. Grewal G., Ankem S. Particle Coarsening Behavior of a/p Titanium Alloys // Metallurgical and Materials Transactions A, 1990, 21, 1645-1653.

104. Semiatin S.L., Kirby B.C., Salishchev G.A. Coarsening Behavior of an AlphaBeta Titanium Alloy // Metallurgical and Materials Transactions A, 2004, 35, 28092819.

105. Sargent G.A., Zane A.P., Fagin P.N., Ghosh A.K., Semiatin S.L. Low-Temperature Coarsening and Plastic Flow Behavior of an Alpha/Beta Titanium Billet Material with an Ultrafine Microstructure // Metallurgical and Materials Transactions A, 2008, 39, 2949-2964.

106. Park C.H., Lee B., Semiatin S.L., Lee C.S. Low-Temperature Superplasticity and Coarsening Behavior of Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si // Materials Science and Engineering A, 2010, 527, 5203-5211.

107. Wu C., Yang H., Li H.W., Yang G.B. Primary Alpha Grain Coarsening Behavior of Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V Alloy in the Alpha + Beta Two-Phase Field // Journal of Materials Engineering and Performance, 2013, 2557-2567.

108. Koike J., Shimoyama Y., Ohnuma I., Okamura T., Kainuma R., Ishida K. Maruyama K. Stress-Induced Phase Transformation During Superplastic Deformation in Two-Phase Ti-Al-Fe Alloy // Acta Materialia, 2000, 48, 2059-2069.

109. Semiatin S.L., Corbett M.W., Fagin P.N., Salishchev G.A., Lee C.S. Dynamic-Coarsening Behavior of an a/p Titanium Alloy // Metallurgical and Materials Transactions A, 2006, 37, 1136.

110. Вульф Б. К. Термическая обработка титановых сплавов - М.: «Металлургия», 1969, 376 с.

111. Александров В.К., Аношкин Н.Ф, Бочвар Г.А., Брун М.Я. Полуфабрикаты из титановых сплавов - М.: Металлургия, 1979, 512 с.

112. Портной В.К., Гусев Ю.В., Панфилова О.В. Термомеханическая обработка для улучшения сверхпластичности двухфазных титановых сплавов // Технология легких сплавов, 1980, 3, с. 41-46.

113. Petch N.J. The Cleavage Strength of Polycrystals // Journal Iron and Steel Institute, 1953, 174, 25-28.

114. Zherebtsov S., Kostjuchenko S., Kudryavtsev E., Malysheva S., Murzinova M., Salishchev G. Strength and ductility-related properties of ultrafine grained two-phase titanium alloy produced by warm multiaxial forging // Materials Science and Engineering A, 2012, 536, 190- 196.

115. Zherebtsov S., Kostjuchenko S., Kudryavtsev E., Malysheva S., Murzinova M., Salishchev G. Mechanical Properties of Ultrafine Grained Two-phase Titanium Alloy Produced by "abc" Deformation // Materials Science Forum, 2012, 706-709, 18591863.

116. Salishchev G. A., Galeev R. M., Malysheva S. P., Zherebtsov S. V., Mironov S. Yu., Valiakhmetov O. R., Ivanisenko E. I. Formation of Submicrocrystalline Structure in Titanium And Titanium Alloys and Their Mechanical Properties // Metal Science and Heat Treatment, 2006, 48, 63-69.

117. Semenova I.P., Raab G. I., Golubovskiy E. R., Valiev R. R. Service Properties of Ultrafine-Grained Ti-6Al-4V Alloy at Elevated Temperature // Journal of Materials Science, 2013, 48, 4806-4812.

118. Semenova I.P., Raab G.I., Polyakova V.V., Izmailova N.F., Pavlinich S.P., Valiev R.Z. Ultrafine-Grained Ti-6Al-4V-Alloy Used for Production of Complex-Shaped Articles with Enhanced Service Properties // Review on Advanced Materials Science, 2012, 31, 179-184.

119. Клевцова Н.А., Валиев Р.З., Клевцов Г.В., Семенова И.П., Фесенюк М.В. Усталостное разрушение образцов из титана и титанового сплава в микрокристаллическом и субмикрокристаллическом состояниях // Вестник ОГУ, 2010, 107, c. 134-138.

120. Клевцов Г.В., Валиев Р.З., Клевцова Н.А., Кашапов М.Р., Фесенюк М.В., Ганеев А.В., Рааб А.Г. Прочность и механизмы ударного разрушения

наноструктурированных материалов // Фундаментальные Исследования 2011, 12, c. 345-350.

121. Меденцов В.Э., Столяров В.В. Упрочнение сплава ВТ6 методом электропластической прокатки // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2013, 79, с. 64-67

122. Bridgman P.W. On Torsion Combined with Compression // Journal of Applied Physics, 1943, 14, 273-283.

123. Сегал В.М., Резников В.И., Дробышевский Ф.Е., Копылов В.И., Пластическая обработка металлов простым сдвигом // Известия АН СССР. Металлы, 1981, 1, с.115-123.

124. Wang Y. C., Langdon T. G. Effect of Heat Treatment on Microstructure and Microhardness Evolution in A Ti-6Al-4V Alloy Processed by High-Pressure Torsion // Journal of Materials Science, 2013, 48, 4646-4652.

125. Valiev R.Z., Krasilnikov N.A., Tsenev N.K. Plastic Deformation of Alloys with Submicron-Grained Structure // Materials Science and Engineering A, 1991, 137, 3540.

126. Valiev R.Z., Korznikov A.V., Mulyukov R.R. Structure and Properties of Ultrafine-Grained Materials Produced By Severe Plastic Deformation // Materials Science and Engineering A, 1993, 186, 141-148.

127. Valiev R. Z., Murashkin M. Yu., Semenova I. P. Grain Boundaries and Mechanical Properties of Ultrafine-Grained Metals // Metallurgical and Materials Transactions A, 2010, 41, 816-822.

128. Gallego J., Pinheiro T. S., Valiev R. Z., Polyakova V., Bolfarini C., Kiminami C. S., Jorge Jr A. M., Botta W. J. Microstructural Characterization of Ti-6Al-7Nb Alloy After Severe Plastic Deformation // Materials Research, 2012, 15, 786-791.

129. Кашин О.А., Дударев Е.Ф., Колобов Ю.Р., Гирсова Н.В., Иванов М.Б., Деформационное поведение и разрушение при циклическом нагружении титановых сплавов, подвергнутых равноканальному угловому прессованию // Физическая мезомеханика, 2004, 7, с. 111-114.

130. Beygelzimer Y., Varyukhin V., Synkov S., Orlov D. Useful Properties of Twist Exstrusion // Materials Science and Engineering A, 2009, 503, 14-17.

131. Reshetov A., Korshunov A., Smolyakov A., Beygelzimer Y., Varyukhin V., Kaganova I., Morozov A. Distribution of Mechanical Properties by Volume in Titanium Billets Processed by Twist Extrusion // Materials Science Forum, 2011, 667-669, 851856.

132. Kent D., Xiao W.L., Wang G., Yuc Z., Dargusch M.S. Thermal Stability of an Ultrafine Grain P-Ti Alloy // Materials Science and Engineering A, 2012, 556, 582-587.

133. Cojocaru V. D., Raducanu D., Gordin D. M., Cinca I. Texture Evolution during ARB (Accumulative Roll Bonding) Processing of Ti-10Zr-5Nb-5Ta Alloy // Journal of Alloys and Compounds, 2013, 546, 260-269.

134. Zherebtsov S.V., Salishchev G.A., Galeev R.M. Formation of Submicrocrystalline Structure in Titanium and its Alloy under Severe Plastic Deformation // Defect and Diffusion Forum, 2002, 208-209, 237-240.

135. Zherebtsov S., Salishchev G., Lojkowski W. Strengthening of a Ti-6Al-4V Titanium Alloy by Means of Hydrostatic Extrusion and Other Methods // Materials Science and Engineering, 2009, 515, 43-48.

136. Salishchev G.A., Valiakhmetov O.R., Galeev R.M. Formation of Submicrocrystalline Structure in the Titanium Alloy VT8 and Its Influence on Mechanical Properties // Journal of Materials Science, 1993, 28, 2898-2902.

137. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Нохрин А.В., Тряев П.В., Козлова Н.А., Мелехин Н.В., Чегуров М.К., Лопатин Ю.Г., Грязнов М.Ю., Кузин В.Е., Бутусова Е.Н., Гордиенко А.И., Ивашко В.В. Исследование физико-механических и коррозионных свойств субмикрокристаллического титанового сплава Ti-Al-V // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2013, 5, с. 38-50.

138. Раточка И.В., Лыкова О.Н., Забудченко О.В., Найденкин Е.В. Влияние интенсивной пластической деформации и последующих отжигов на структуру и механические свойства титанового сплава ПТ-3В // Известия вузов. Физика, 2012, 6, c. 19-23.

139. Salishchev G., Zherebtsov S., Malysheva S., Smyslov A., Saphin E., Izmaylova N. Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Titanium Alloy with Submicrocrystalline Structure Produced by Multiaxial Forging // Materials Science Forum, 2008, 584-586, 783-788.

140. Кайбышев О. А., Утяшев Ф. З. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов - М.: Наука, 2002, 438 с.

141. Охрименко Я.М., Смирнов О.М., Цепин М.А. Формовка полых изделий из листа в состоянии сверхпластичности - М.: Машиностроение, 1976, 38 c.

142. Daniel G. S., Ramulu M. Examination of Superplastic Forming Combined with Diffusion Bonding for Titanium // Perspective from Experience JMEPEG, 2004, 13, 744-752.

143. Чумаченко Е. Н., Смирнов О. М., Цепин М. А. Сверхпластичность: материалы, теория, технологии - М.: КомКнига, 2005, 320 с.

144. Круглов А.А., Руденко О.А. Формуемость наноструктурного листа титанового сплава ВТ6 // Письма о материалах, 2012, 2, 107-110.

145. Лутфуллин Р.Я. СП и твердофазное соединение наноструктурированных материалов Часть I. Влияние размера зерна на твердофазную Свариваемость сверхпластичных сплавов // Письма о материалах, 2011, 1, 59-64.

146. Лутфуллин Р. Я., Круглов А. А., Мухаметрахимов М. Х., Руденко О. А. Низкотемпературная СП и изготовление полых конструкций из титанового сплава ВТ6 // Письма о материалах, 2015, 5, с. 185-188.

147. Guo M.-L., Liu J., Tan M.-J., Chua B.-W. Microstructure Evolution of Ti-6Al-4V during Superplastic-Like Forming // Procedia Engineering, 2014, 81, 1090 - 1095.

148. Латыш В.В., Салищев Г.А., Кандаров И.В., Жеребцов С.В., Измайлова Н.Ф., Половников В.М. Эффективность применения метода интенсивной пластической деформации в технологическом процессе получения штамповок лопаток компрессора ГТД // Кузнечно-штамповочное производство, 2012, 8, с.18-25.

149. Semenova I.P., Raab G.I., Polyakova V.V., Izmailova N.F., Pavlinich S.P., Valiev R.Z. Ultrafine-Grained Ti-6Al-4V-Alloy Used for Production of Complex-

Shaped Articles with Enhanced Service Properties // Review on Advanced Materials Science, 2012, 31, 179-184.

150. Громов Н. П. Теория обработки металлов давлением: Учебник для вузов. -М.: Металлургия, 1978, 360 c.

151. Кайбышев О.А., Салищев Г.А. Сверхпластичность титановых сплавов и технология изготовления изделий // Кузнечно-штамповочное производство, 1986, с. 6-8.

152. Апатов К. Ю., Лисунец Н. Л. Цепин М. А и др. Моделирование формоизменения заготовки в процессе штамповки несимметричной пространственной детали // Материалы VI межд. науч.-техн. конф. «Авиакосмические технологии-2005», Воронеж 2005, с. 51-57.

153. Нгуен Ч. А. Сверхпластическая формовка листов алюминиевых сплавов с ультрамелким зерном для получения оболочек с рельефом: дис. ... канд. техн. наук. - М: МИСиС, 2009, 142 c.

154. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография - М.: Металлургия. 1976, 272 с.

155. Вассерман Г., Гревен И. Текстуры металлических материалов.: Пер. с нем. -М.: Металлургия, 1969, 654 с.

156. Gruber J.A., Brown S.A., Lucadamo G.A. Generalized Kearns Texture Factors and Orientation Texture Measurement // Journal of Nuclear Materials, 2011, 408, 176182.

157. ASTM E643 - 15 Standard Test Method for Ball Punch Deformation of Metallic Sheet Material.

158. Humphreys F.J., Hatherly M. Recrystallization and Annealing Phenomena // Elsevier, 2004.

159. Zherebtsov S., Murzinova M., Salishchev G., Semiatin S.L. Spheroidization of the Lamellar Microstructure in Ti-6Al-4V Alloy during Warm Deformation and Annealing // Acta Materialia, 2011, 59, 4138-4150.

160. Sharma H., van Bohemen S.M.C., Petrov R.H., Sietsma J. Three-Dimensional Analysis of Microstructures in Titanium // Acta Materialia, 2010, 58, 2399-2407.

161. Wang Y.-T., Adachi Y., Nakajima K., Sugimoto Y. Quantitative Three-Dimensional Characterization of Pearlite Spheroidization // Acta Materialia, 2010, 58, 4849-4858.

162. Мартин Д., Доэрти Р., Кантор Б. Стабильность микроструктуры металлических систем: Пер. с англ. - М.: Атомиздат, 1978, 280 с.

163. Ogi H., Kai S., Ledbetter H., Tarumi R., Hirao M., Takashima K. Titanium's High-Temperature Elastic Constants through the hcp-bcc Phase Transformation // Acta Materialia, 2004, 52, 2075-2080.

164. Semiatin S.L., Goff T.A., Fagin P.N., Barker D.R., Turner R.E., Murry J.M., Miller J.D., Zhang F. Diffusion Coefficients for Modeling the Heat Treatment of Ti-6Al-4V // Metallurgical and Materials Transaction A, 2004, 35, 3015-3018.

165. Murdock J.F., Lundy T.S., Standsbury E.E. Diffusion of Ti44 and V48 in Titanium // Acta Metallurgica et Materialia, 1964, 12, 1033-1039.

166. Straumal B.B., Sauvage X., Baretzky B., Mazilkin A.A., Valiev R.Z. Grain Boundary Films in Al-Zn Alloys after High Pressure Torsion // Scripta Materialia, 2014, 70, 59-62.

167. Meier M.L., Lesuer D.R., Mukherjee A.K. a Grain Size and ß Volume Fraction Aspects of the Superplasticity of Ti-6A1-4V // Materials Science and Engineering A, 1991, 136, 71-78.

168. Jiang X., Cui J., Ma L. A Cavity Nucleation Model during High Temperature Creep Deformation of Metals // Acta Metallurgica et Materialia, 1993, 41, 539-542.

169. Chokshi A.H. Cavity Nucleation and Growth in Superplasticity // Materials Science and Engineering A, 2005, 410-411, 95-99.

170. Raj R. Nucleation of Cavities at Second Phase Particles in Grain Boundaries // Acta Metallurgica et Materialia, 1978, 26, 995-1006.

171. Reidel H. Fracture at High Temperatures // Springer-Verlag, Berlin, 1987.

172. Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V. Bulk Nanostructured Materials from Severe Plastic Materials // Progress in Materials Science, 2000, 45, 103-189.

173. Grabovetskaya G.P., Ivanov K.V., Kolobov Y.R. Creep Features of Nanostructured Materials Produced by Severe Plastic Deformation // Annales de chimie-science des materiaux, 2002, 27, 89-98.

174. Wang C.L., Lai Y.H., Huang J.C., Nieh T.G. Creep of Nanocrystalline Nickel: A Direct Comparison Between Uniaxial and Nanoindantation Creep // Scripta Materialia, 2010, 62, 175-178.

175. Evans W.J., Harrison G.F. Power Law Steady State Creep in a/ß Titanium Alloys // Journal of Materials Science, 1983, 18, 3449-3455.

176. Barboza M.J.R., Perey E.A.C., Medeiros M.M., Reis D.A.P., Nono M.C.A., Neto F.P., Silva C.R.M. Creep Behavior Of Ti-6Al-4V and a Comparison with Titanium Matrix Composites // Materials Science and Engineering A, 2006, 428, 319-326.

177. Sklenicka V., Dvorak J., Svoboda M. Creep in Ultrafine Grained Aluminum // Materials Science and Engineering A, 2004, 387-389, 696-701.

178. Чадек Й. Ползучесть металлических материалов - М.: Мир, 1987, 305 с.

179. Köppers M., Herzig C.H.R., Friesel M., Mishin Y. Intrinsic Self-Diffusion and Substitutional Al Diffusion in a-Ti // Acta Materialia, 1997, 45, 4181-4191.

180. Mehrer H. Diffusion in Solid Metals and Alloys // Springer-Verlag, Berlin, 1990.

181. Kawasaki M., Beyerlein I.J., Vogel S.C., Langdon T.G. Characterization of Creep Properties and Creep Textures in Pure Aluminum Processed by Equal-Channel Angular Pressing // Acta Materialia. 2008, 56, 2307-2317.

182. Langdon T.G. Grain Boundary Sliding Revisited: Developments in Sliding Over Four Decades // Journal of Materials Science, 2006, 41, 597-609.

183. Breutinger F. Verformungsverhalten und Verformungskinetik von Titan technischer Reinheit und der Titanlegierung TiAl6V4 im Bereich niedriger homologer Temperaturen von 0.22 (150 °C) bis 0.48 (650 °C) // Ph.D. thesis, University of Erlangen-Nuernberg, 2006.

184. Kawasaki M., Langdon T.G. Review: Achieving Superplastic Properties in Ultrafine Grained Materials at High Temperatures // Journal of Materials Science, 2016, 51, 19-32.

185. Weertman J. Steady-State Creep of Crystals // Journal of Applied Physics, 1957, 28, 1185-1189.

186. Fukuyo H., Tsai H.C., Oyama T., Sherby O.D. Superplasticity Solution Alloys and Newtonian-Viscous Flow in Fine-Grained Class I Solid Solution Alloys // Iron and Steel Istitute of Japan International, 1991, 31, 76-85.